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基于聚合物复合体系的高质量胆甾相液晶激光器调谐
摘要： 基于聚合物复合体系的胆甾相液晶（ChLC）激光器实现了电调谐功能。由于液晶单体与液晶的混溶性，二者混合物中的光聚合反应几乎不会引发相分离，从而形成微观均匀混合的凝胶状聚合物-液晶复合结构。该复合体系中，随着聚合物组分比例增加，光散射效应减弱；当聚合物与液晶以等比例复合时，在选择性反射带的电调制过程中展现出高透明度，进而实现了胆甾相液晶激光器激光波长的优质调谐。调谐过程中，该激光器保持高于19%的高斜率效率、低于3纳焦/脉冲的低阈值以及小于0.13纳米的窄光谱线宽，同时激光波长变化完全连续且可达13纳米范围。
关键词： 选择性反射带、激光、聚合物复合材料、胆甾相液晶、电调谐
更新于2025-09-19 17:13:59
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具有对称夹层结构的电调谐液晶-聚合物复合激光器
摘要： 本研究首次研制出一种具有对称三明治结构的电调谐液晶-聚合物复合激光器。该结构包含两层相同的聚合物稳定胆甾相液晶（PSCLC）层，中间夹有染料掺杂向列相液晶（DDNLC）层。其中PSCLC层作为分布式布拉格反射镜，DDNLC层则兼具半波片与增益介质功能。整个液晶盒构成光学谐振腔，其共振模式出现在透射光谱峰值处。通过增益与损耗的竞争机制，可筛选出具有最低激光阈值的共振模式实现激射。当两层PSCLC施加相同电压时，电诱导离子浓度梯度会同步形成螺距梯度。随着电压升高，螺距梯度增大导致光子带隙（PBG）展宽及激光波长蓝移。该三明治结构的光子带隙可从55纳米扩展至170纳米以上，激光波长调谐范围高达70纳米——这是液晶三明治体系迄今实现的最宽调谐范围。该三明治构型为可调谐液晶光子带隙及激光器件提供了新思路，在传感器、医学成像、显示照明等领域具有重要应用前景。
关键词： 分布式布拉格反射器、电调谐、染料掺杂向列相液晶、光子带隙、液晶-聚合物复合激光器、光学腔、对称夹层结构、半波片、激光波长、聚合物稳定胆甾相液晶
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于子带间吸收失谐的太赫兹量子级联激光器电调谐
摘要： 开发了一种电调谐太赫兹量子级联激光器(QCL)频率的机制，可在QCL接近峰值偏压和温度下工作时实现调谐。该方案采用两个光学耦合但电气隔离的腔体：通过调节控制腔的偏压来改变耦合QCL腔的共振模式，且该调节过程独立于QCL的工作偏压。实验在斯特林制冷机58K温度下，对工作于脉冲模式的3.6THz分布反馈QCL实现了约4GHz的电调谐范围。该单模QCL在整个调谐范围内保持近恒定的峰值功率(5~5.3mW)，并辐射出远场发散角(3°4'±11°)的窄单瓣光束。通过设计超晶格结构，实现了与增益跃迁频率失谐的低电压子带间吸收跃迁——利用吸收子带中电子的共振隧穿注入效应，该跃迁强度可通过外加电压灵敏调控。调谐仅需施加小偏压(6~7V)，并在窄偏压范围(1V,40A/cm2)内即可实现全调谐范围覆盖，该方法原则上适用于所有子带间激光器（包括中红外QCL）。
关键词： 失谐吸收、腔牵引、太赫兹量子级联激光器、电调谐、子带间吸收
更新于2025-09-16 10:30:52
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电调谐纳米等离子体技术用于放大表面增强拉曼光谱
摘要： 实时调控光学超材料特性是光子学领域的重大挑战之一。实现这一目标将催生一类自适应光子材料，可应用于表面增强拉曼光谱、反射器/吸收器等领域。达成该目标的一种策略是基于金属液界面二维纳米粒子阵列的电致自组装与解离。正如预期，这种结构不仅能在阵列内纳米粒子间产生等离子体耦合，更重要的是能实现阵列与金属表面间的耦合。在该体系中，通过改变电极电位即可调控纳米粒子阵列的密度。由于叠加效应，我们发现仅需不到1伏特的电位变化，就能使光学反射率从约93%骤降至约1%，同时将表面增强拉曼散射信号放大高达5个数量级。该过程具有可逆调控特性。本文基于TiN/Ag电极与水性电解质接触时40纳米金纳米粒子阵列的电压控制组装平台验证了这些概念，实验证明该平台所有物理机制均与理论预测完全吻合，确立了电化学纳米等离子体学作为光子学研究的重要发展方向。
关键词： 等离子体学、表面增强拉曼光谱、电调谐、纳米粒子、超表面、自组装
更新于2025-09-11 14:15:04
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石墨烯/过渡金属二硫化物异质结构中的电学和光学可调响应
摘要： 由层状二维过渡金属硫化物（TMDCs）构成的异质结构不仅对探索原子级薄层极限下的新奇特性具有基础研究价值，在实现新型光电器件方面也具有重要技术意义。然而，目前调控二维异质结构光电特性及阐明层间过程（电荷转移、能量转移）仍是关键挑战。本研究通过构建石墨烯与单层TMDCs（n型MoS2和p型WSe2）的异质结构，展示了该体系兼具电学与光学可调的响应特性，揭示了石墨烯与TMDCs之间的关键界面过程：在MoS2/石墨烯异质结构中观察到电子从MoS2向石墨烯转移，且栅压调控的界面弛豫引发了电控光致发光（PL）；而在WSe2/石墨烯异质结构中则发现电子从石墨烯向WSe2转移，其PL可通过栅压调控载流子密度实现调节。层间过程还能通过激光强度进行调制，从而实现对石墨烯的光诱导掺杂及其电学特性的光调控。结合石墨烯可调的费米能级与单层TMDCs的强光-物质相互作用，本研究成果为设计基于TMDCs/石墨烯异质结构的多功能高效光电器件提供了重要依据。
关键词： 光诱导掺杂、异质结构、电荷转移、光电子学、电调谐、过渡金属二硫化物
更新于2025-09-09 09:28:46
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聚合物稳定胆甾相液晶中紫外光吸收剂对布拉格反射的热调谐与电调谐
摘要： 自主刺激响应型聚合物稳定的胆甾相液晶（PSCLCs）是多种应用领域极具前景的材料。本研究通过使用紫外光吸收剂制备了一种PSCLC液晶盒，其选择性反射波长能随温度自主变化或通过施加电场进行调控。该液晶盒中的紫外光吸收剂不仅用于防止基板降解，还能通过将有害紫外辐射转化为无害热能来稳定聚合物网络。为获得最佳条件，我们测试了不同类型紫外光吸收剂在多种浓度及紫外光强度下的表现。结果表明苯并三唑类紫外吸收剂能使PSCLC产生显著的蓝移布拉格反射调节。通过测定三个关键波长处的摩尔吸光系数（ε）值——包括紫外吸收剂最大吸收波长（λmax）、光引发剂最大吸收波长（345 nm）以及紫外灯波长（365 nm）——定义了液晶盒内的紫外光强度梯度。ε值的降低表明PSCLC盒内紫外光强度急剧衰减，该现象促使活性介晶分子向紫外灯侧扩散，从而形成紧密的螺距梯度并实现选择性反射的显著蓝移调节。
关键词： 热调谐、蓝移调谐、电调谐、紫外光吸收剂、聚合物稳定的胆甾液晶
更新于2025-09-09 09:28:46